BAZELE ELECTROTEHNICII I - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~claudiar/Bazele Electrotehnicii I (BE), An I, ETTI/Curs/Curs 1 BE... · Rezistoare cu pelicula metalica au dimensiunea ...
Post on 30-Aug-2019
161 Views
Preview:
Transcript
Bazele electrotehnicii I
Conf. dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR
An I - ETTI
e-mail: Claudia.Pacurar@ethm.utcluj.ro
BAZELE
ELECTROTEHNICII I
BE
CURS 1
Bazele electrotehnicii I
Curs Seria A - Prof. dr. ing. Vasile ȚOPA
Vasile.Topa@ethm.utcluj.ro
Curs Seria B - Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR
Claudia.Pacurar@ethm.utcluj.ro
Seminar - Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR
BAZELE ELECTROTEHNICII I (BE)
ETTI
Bazele electrotehnicii I
ORAR
Curs:
Seria A - Miercuri - 14-16 - Sala 41
Seria B - Luni - 14-16- Sala 41
Grupa 1 - Joi - 10-12 - Sala D 11
Grupa 2 - Luni - 10-12 - Sala 368
Grupa 3 - Marți - 8-10 - Sala E 04
Grupa 4 - Miercuri - 10-12 - Sala 368
Grupa 5 - Joi - 8-10 - Sala D 11
Grupa 6 - Miercuri - 8-10 - Sala S 1.2
Grupa 7 - Marți - 10-12 - Sala E 04
Grupa 8 - Vineri - 8-10 - Sala S 01
Grupa 9 - Luni - 8-10 - Sala S 01
Seminar:
Bazele electrotehnicii I
Prezența:
Curs - nu este obligatorie
Seminar - nu este obligatorie
Examen:
Probă scrisă: - două subiecte teorie
- trei probleme
Bazele electrotehnicii I Conf.dr.ing.ec. Claudia PĂCURAR2/20
Bazele Electrotehnicii:
❑ analiza fenomenele electrice, magnetice și electromagnetice
folosind caracterizările lor cantitative și implicit modelarea
matematică a acestor fenomene, în vederea soluționării aplicațiilor
tehnice.
❑două discipline:
▪ Bazele electrotehnicii II Teoria câmpului electromagnetic
An II – Semestrul I
▪ Bazele electrotehnicii I Teoria circuitelor electrice
An I – Semestrul II
Bazele electrotehnicii I
Obiectivul general al cursului
Dezvoltarea deprinderilor, abilităților și competențelor în domeniul
analizei circuitelor electrice prin dobândirea cunoștințelor fundamentale
pentru abordarea și rezolvarea corectă a circuitelor electrice în regim
permanent (staționar - curent continuu și/sau sinusoidal - curent
alternativ monofazat și trifazat), în regim tranzitoriu, respectiv în regim
permanent periodic nesinusoidal în scopul proiectării şi măsurării
acestora pentru utilizarea în aplicații concrete
Bazele electrotehnicii I
Conținutul cursului
Curs 1 - 4
CAPITOLUL I - Circuite electrice de curent continuu
Curs 5 - 9
CAPITOLUL II - Circuite electrice în regim permanent
sinusoidal (de curent alternativ)
Curs 10 - 11
CAPITOLUL III - Cuadripoli electrici. Filtre de frecvență
www.users.utcluj.ro/~claudiar/
Bazele electrotehnicii I
Curs 12
CAPITOLUL IV - Circuite electrice trifazate
Curs 13
CAPITOLUL V - Regimul tranzitoriu al circuitelor
electrice
Curs 14
CAPITOLUL VI - Circuite electrice în regim periodic
nesinusoidal
Bazele electrotehnicii I
Structura cursurilor
Cursul 1 - Curs introductiv
➢ Prezentare generală a disciplinei
➢ Introducere în teoria circuite electrice
➢ Regimuri de funcționare
➢ Elemente de topologie a circuitelor
Cursul 2 - Circuite electrice de curent continuu
➢ Generalități
➢ Elemente de circuit în curent continuu
➢ Surse de energie
➢ Echivalența dintre o sursă de tensiune și o sursă de curent
➢ Surse comandate
➢ Elemente pasive de circuit
Bazele electrotehnicii I
Cursul 3 - Circuite electrice de curent continuu
➢ Legi și teoreme specifice regimului de curent continuu
❖ Legea lui Ohm
❖ Teoremele lui Kirchhoff
❖ Tensiunea între două noduri
❖ Teorema conservării puterilor
❖ Teorema transferului maxim de putere
❖ Teorema reciprocității
❖ Teorema superpoziției
❖ Teoremele generatoarelor echivalente
❖ Teoremele lui Vaschy
Bazele electrotehnicii I
Cursul 4 - Circuite electrice de curent continuu
➢ Metode de rezolvare a circuitelor electrice de curent continuu
❖ Metoda teoremelor lui Kirchhoff
❖ Metoda curenților ciclici (de ochiuri, de buclă, fictivi)
❖ Metoda potențialelor nodurilor (tensiunilor nodale)
Cursul 5 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal
➢ Mărimi periodice și mărimi sinusoidale
➢ Reprezentări simbolice ale mărimilor sinusoidale
➢ Operații cu mărimi sinusoidale reprezentate simbolic
Bazele electrotehnicii I
Cursul 6 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal
➢ Elemente de circuit în curent alternativ
➢ Impedanța complexă
➢ Admitanța complexă
➢ Puteri în regim sinusoidal
➢ Elemente pasive ideale în regim sinusoidal
➢ Impedanțe complexe echivalente
Bazele electrotehnicii I
Cursul 7 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal
➢ Legi și teoreme specifice sub formă complexă
❖ Legea lui Ohm sub formă complexă
❖ Teoremele lui Kirchhoff sub formă complexă
❖ Tensiunea între două noduri
❖ Teorema conservării puterilor
❖ Teorema transferului maxim de putere activă pe la borne
❖ Teorema echivalenței dintre o sursă de tensiune şi o sursă de curent
Bazele electrotehnicii I
Cursul 8 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal
➢ Rezonanța în circuite electrice.
❖ Rezonanța serie (rezonanța de tensiuni).
❖ Rezonanța paralel (rezonanța de curenți).
❖ Rezonanța mixtă (rezonanța serie-paralel, rezonanța în circuite reale)
➢ Îmbunătățirea factorului de putere
Bazele electrotehnicii I
Cursul 9 - Circuite electrice în regim permanent sinusoidal
➢ Teoreme și metode de analiză a circuitelor electrice liniare
❖ Teorema suprapunerii efectelor
❖ Teorema generatoarelor echivalente
❖ Teoremele lui Vaschy
❖ Teorema compensației
❖ Teorema reciprocității
❖ Metoda teoremelor lui Kirchhoff
❖ Metoda curenților de ochiuri (ciclici)
❖ Metoda potențialelor nodurilor
Bazele electrotehnicii I
Cursul 10 - Cuadripoli electrici
➢ Ecuațiile și parametrii cuadripolului liniar pasiv şi reciproc
❖ Ecuațiile fundamentale și parametrii fundamentali
❖ Ecuațiile cuadripolului în funcție de parametrii impedanță
❖ Ecuațiile cuadripolului în funcție de parametrii admitanță
➢ Determinarea experimentală a parametrilor
➢ Schemele echivalente ale cuadripolului
❖ Schema echivalentă în T a cuadripolului
❖ Schema echivalentă în π a cuadripolului
Cursul 11 - Cuadripoli electrici
➢ Conexiunile cuadripolilor
➢ Cuadripoli simetrici
➢ Filtre electrice de frecvență
Bazele electrotehnicii I
Cursul 12 - Circuite electrice trifazate
➢ Sisteme trifazate simetrice
➢ Conexiunile sistemelor trifazate
➢ Rezolvarea circuitelor electrice trifazate
Cursul 13 - Regimul tranzitoriu al circuitelor electrice liniare
➢ Generalități
➢ Metoda directă
➢ Metoda operațională bazată pe transformata Laplace
➢ Legea lui Ohm și teoremele lui Kirchhoff sub formă operațională
Bazele electrotehnicii I
Cursul 14 - Circuite electrice în regim permanent periodic nesinusoidal
➢ Proprietăți și caracteristici ale semnalelor nesinusoidale
➢ Reprezentarea mărimilor periodice nesinusoidale printr-o serie Fourier
➢ Valori caracteristice ale mărimilor periodice nesinusoidale
➢ Puteri în regim nesinusoidal
➢ Analiza circuitelor liniare în regim periodic permanent și nesinusoidal
➢ Rezolvarea circuitelor electrice în regim nesinusoidal
Bazele electrotehnicii I
INTRODUCERE ÎN TEORIA CIRCUITELOR ELECTRICE
• curentul electric de conducție trece prin materiale conductoare sau
semiconductoare
• curentul electric de deplasare se poate închide prin dielectrice (materiale izolatoare)
Regimuri de funcționare
După natura evoluției semnalelor electrice există trei tipuri de regimuri de funcționare:
- regim staționar (mărimi predictibile în timp):
amărimile nu variază (curent continu);
amărimile variază periodic sinusoidal (curent alternativ);
amărimile variază periodic nesinusoidal;
- regim cvasi-staționar (mărimile variază lent);
- regim variabil - variație în timp.
Trecerea de la un regim de variație (funcționare) la un alt regim de variație
(funcționare) se realizează printr-un proces tranzitoriu.
Pentru fiecare regim de funcționare există metode specifice de rezolvare.
este un ansamblu de corpuri prin care poate circula curentul
electric de conducție sau deplasare.
Circuitul electric
Bazele electrotehnicii I
Elemente de circuit
După natura elementelor constitutive putem vorbi despre:
a elemente pasive de circuit: R, L, C
- rezistoare, R
- bobine, L
- condensatoare, C
a elemente active de circuit: e(t), ig(t)
- surse de tensiune, e(t)
- surse de curent, ig(t)
R
L
C
Bazele electrotehnicii I
REZISTENŢE1. Rezistenţă de valoare fixă
❖ Rezistoare chimice peliculare sunt realizate prin
depunerea pe un suport izolant a unui
semiconductor din carbon sau metal (obișnuite
cu toleranță 5-10%, precizie 1%)
❖ Rezistoare cu pelicula metalica au dimensiunea
cu atât mai mică cu cât puterea e mai mică.
P=0,125; 0,5; 1; 2W
❖ Rezistoare bobinate au un conductor înfașurat pe
un suport izolant
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC.
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE.
Bazele electrotehnicii I
2. Reostat
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC.
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE.
❖ valoarea rezistenţei electrice a unui reostat poate fi
modificată de către utilizator;
❖ reostatele sunt folosite cu precădere în aplicații în care sunt
curenţi de intensităţi mari;
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
4. Rezistenţă semireglabilă (semireglabil, trimmer)
sau
❖ este un reostat destinat aplicațiilor în care sunt curenţi de intensităţi foarte mici;
❖ denumirea de „semireglabilă” provine de la faptul că nu este concepută pentru
aplicaţii în care este necesară modificarea frecventă a valorii rezistenţei electrice.
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
4. Potenţiometru
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC.
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEEE.
❖ este un atenuator rezistiv reglabil, folosit pentru modificarea
intensităţii semnalelor electrice de mică putere.
❖ sunt rezistențe care au 2 borne fixe și un cursor.
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
5. Termistor
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC.
❖ este o rezistență a cărei valoare este foarte sensibilă la modificările
termice
❖ din acest motiv, termistorul este frecvent folosit ca senzor termic
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
6. Varistor
❖ este o rezistenţă a cărei valoare se reduce foarte mult atunci când
tensiunea aplicată la borne creşte peste o anumită valoare
❖ din acest motiv, varistorul este frecvent folosit în circuitele de
protecţie la supratensiune.
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
8. Fotorezistenţă
Simbolul indicat este reprezentat conform standardului IEC.
❖ este o rezistență a cărei valoare este foarte sensibilă la modificările
intensității luminoase
❖ din acest motiv, fotorezistența este frecvent folosită ca senzor pentru
măsurarea intensității luminoase
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
❖ Codul culorilor la rezistențe: cu ajutorul acestuia putem calcula valoarea
rezistenței fără a avea nevoie de un ohmmetru.
REZISTENŢE
Bazele electrotehnicii I
1. Bobină cu aer de valoare fixă
Simbolurile indicate sunt folosite în cazul bobinelor fără miez feromagnetic.
BOBINE
Bazele electrotehnicii I
2. Bobină cu miez de valoare fixă
Simbolurile indicate sunt folosite în cazul bobinelor cu miez feromagnetic.
BOBINE
Bazele electrotehnicii I
3. Bobină cu inductivitate variabilă
Simbolul indicat poate fi întâlnit atât în cazul bobinelor cu miez feromagnetic
cât şi a celor cu aer.
BOBINE
Bazele electrotehnicii I
Rolul bobinei
❖ se opune variațiilor rapide de curent;
❖ se utilizează în toate mașinile electrice care au indusul si/sau inductorul bobinat
(dacă ambii sunt bobine se poate controla mașina cu ușurință);
❖ se utilizează în transformatoare;
❖ se utilizează în implanturi;
❖ se utilizează în realizarea filtrelor, în diferite combinații cu condensatoare și
rezistențe;
❖ mai nou se utilizează în sistemele de încărcare care au la bază principiul inducției;
BOBINE
Bazele electrotehnicii I
Sistem wireless de alimentare a telefonului mobil
Receptor Emițător
BOBINE
Bazele electrotehnicii I
APLICAȚIE PRACTICĂ UTILIZÂND BOBINE
❖ Bobine realizate manual pentru aplicație
BOBINE
Emițător Receptor Emițător Receptor
Bazele electrotehnicii I
Bazele electrotehnicii I
1. Condensator de valoare fixă nepolarizat
Simbolul indicat este folosit de regulă pentru condensatoare nepolarizate.
❖Condensatoare cu stiroflex
❖Condensator ceramic
❖Condensator cu hartie
CONDENSATOARE
Bazele electrotehnicii I
2. Condensator de valoare fixă polarizat
Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate.
Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate.
Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare polarizate.
Terminalul legat la linia groasa reprezintă borna pozitivă a condensatorului.
❖ Condensatoare electrolitice
CONDENSATOARE
Bazele electrotehnicii I
3. Condensator variabil
Simbolul indicat este folosit pentru condensatoare variabile.
CONDENSATOARE
Bazele electrotehnicii I
Rolul condensatorului
❖ stabilizarea tensiunii (menținerea uniformă a tensiunii);
❖ se utilizează în realizarea filtrelor în diferite combinații cu bobine și rezistențe;
❖ compensarea factorului de putere φ;
❖ mai nou se studiază cum se poate transfera energia pe principiul condensatorului.
CONDENSATOARE
Bazele electrotehnicii I
Circuitul electric
Pentru a determina efectele unui circuit cunoscând cauzele sale se aplică metodologii
specifice de rezolvare.
Elementele de circuit sunt asociate printr-o anumită conectivitate (conexiune)
formând circuite electrice, respectiv rețele electrice, cu configurații (topologii) diferite.
Există două tipuri de conexiuni principale: - serie;
- paralel.
Bazele electrotehnicii I
Analiza topologică a circuitelor electrice (Topologia circuitelor electrice)
Analiza topologică a circuitelor electrice presupune stabilirea numărului de rețele,
ochiuri (bucle), ramuri (laturi) și noduri.
O rețea electrică reprezintă un ansamblu de circuite electrice cu legătură electrică
între ele. Există două tipuri de rețele electrice:
- conexe;
- neconexe.
O rețea electrică conexă reprezintă un ansamblu de elemente de circuit cu legătură
conductivă (directă, fizică) între ele.
Mai multe rețele conexe nelegate conductiv între ele, interacționând prin inducție
electromagnetică formează o rețea electrică neconexă.
Observație:
Numărul rețelelor conexe care formează o rețea neconexă se notează cu s.
Bazele electrotehnicii I
Aplicație:
Fie circuitul electric din Figura 1:
Figura 1
Bazele electrotehnicii I
Latura unui circuit este o porțiune neramificată de circuit formată din elemente
conectate în serie. Desenăm schema topologică a circuitului din Figura 1 (graful
circuitului). Observație: Numărul de laturi dintr-un
circuit se notează cu l.
l=4 (circuitul din Figura 1 este format din
patru laturi)
Există două tipuri de laturi de circuit:
- închise (l1);
- deschise (l2; l3; l4)
Nodul unui circuit reprezintă intersecția a cel puțin trei laturi de circuit (N2; N3), cu
excepția cazului când o latură închisă (neramificată) formează singură un nod de
circuit (N1).
Observație: Numărul nodurilor dintr-un circuit se notează cu n.
n=3 (circuitul din Figura 1 are 3 noduri)
Observație: Din numărul total de noduri dintr-un circuit, doar (n-s) noduri sunt noduri
independente.
Bazele electrotehnicii I
Se numește bucla (ochi) unui circuit electric un traseu conductor închis format de
laturile circuitului descriind o curbă închisă care poate fi parcursă trecând o singură
dată prin fiecare nod după cum se poate observa în figură.
Observație: Numărul de bucle (ochiuri) dintr-un circuit se notează cu b.
b=4 (circuitul din Figura 1 are 4 bucle (ochiuri))
Observație: Față de numărul total de bucle, b, dintr-un circuit electric, o buclă este
independentă dacă conține cel puțin o latură necomună (diferită) față de celelalte
bucle din circuitul respectiv.
Bazele electrotehnicii I
Din numărul total de bucle dintr-un circuit sunt independente doar cele calculate cu
Teorema lui Euler:
b=l-n+s (1)
- unde: - b = numărul buclelor independente;
- l = numărul de laturi;
- n = numărul total de noduri;
- s = numărul de rețele conexe care formează rețeaua neconexă.
Observație: Numărul de bucle (ochiuri) independente dintr-un circuit se notează cu b.
Bazele electrotehnicii I
Vă mulţumesc!!!
top related